구강암에서 5-Aminolevulinic Acid-Hexenyl Ester의 광역학치료

Abstract

광역학 치료는 광민감제에 특정 광원을 조사하여 세포내에서 활성산소종 (Reactive oxygen species, ROS)의 증가를 통한 암세포의 사멸을 유도하는 방법이다. 5-Aminolaevulinic acid (ALA)는 heme의 생합성 과정의 대사 전구물질로서 조직 내에서 heme의 전구물질인 광민감제 protoporphyrin IX (PpIX)으로 전환된다. 외인성 ALA를 적용하면 내인성 광민감제인 PpIX을 형성하게 되고, PpIX이 광민감제로 활성화되면 형광을 나타내고 세포 독성을 나타내는 특성이 있다. 따라서 이 연구에서는 사람의 구강암 세포주인 YD-10B 세포를 통해 기존의 ALA와 이의 유도체인 ALA hexenyl ester (ALA-hx)의 PpIX 형성을 비교하고, 광역학치료 후 활성 산소종의 형성능과 세포사의 분자기전을 확인하였다. 연구결과 ALA 처리 그룹보다 ALA-hx 처리 이후 PpIX의 형성이 더 빠르게 증가하며, ALA-hx 적용 후 미토콘드리아로 위치함을 관찰할 수 있었다. 세포증식율 또한 ALA-hx에 의한 광역학치료 후 ALA 보다 세포증식 억제에 더욱 효과적임을 확인할 수 있었다. 또한 ALA-hx의 광역학치료 후 활성산소종의 증가와 apoptosis의 유도를 확인하였고, caspase-3/7/PARP의 활성화를 관찰하였다. 결과적으로 ALA-hx는 기존의 ALA 보다 구강암 세포의 성장 억제에 더욱 효과적이며, 활성 산소종에 따른 미토콘드리아 의존적 경로를 통해 apoptosis가 유도되었음을 확인할 수 있었다.|5-Aminolaevulinic acid (ALA) and its derivatives act as precursors to the photosensitizer protoporphyrin IX (PpIX). It can be used clinically as a photosensitizer for photodetection or photodynamic therapy (PDT) of cancer. It has been known that ALA enhances cellular accumulation of PpIX and is readily hydrolysed to get into the heme biosynthetic pathway, which produces PpIX on cells. In the present study, we compared the amount of PpIX synthesis of ALA and its hexenyl ester of ALA (ALA-hx) in human oral squamous cell carcinoma (OSCC) cell line. We also compared the effectiveness of reactive oxygen species (ROS) and the modification of cell death induced by PDT. PpIX synthesis of ALA-hx was much higher than that of ALA. In addition, ALA-hx-induced PDT generated ROS and led to inhibition of cell growth. PDT with ALA-hx induced activation of apoptosis related proteins such as caspase-3/7/PARP. Subsequently, apoptotic pattern was clearly demonstrated by flow cytometry. These results suggested that ALA-hx-PDT induced apoptotic cell death via a mitochondria-mediated pathway. These findings provide the improvement efficacy of ALA-hx mediated PDT as an alternative candidate for human oral cancer therapy.